摘要：在三(san)相流實驗裝(zhuang)置上采用傘(san)式集流器對(dui)渦輪流量計(jì) 在氣/水兩相(xiang)流及油、氣、水(shuǐ)三相流中進(jin)行實驗，獲得(de)了☔渦輪流量(liàng)計在氣/水兩(liǎng)相流及油/氣(qì)/水三相流條(tiáo)件下的實🌈驗(yàn)數據，分🈲析氣(qì)體對渦輪流(liú)量計測量流(liú)量的影響。在(zài)氣體流量較(jiao)低時🌍，渦輪流(liu)量計與液相(xiàng)流量的響⛹🏻‍♀️應(ying)關系受油水(shui)兩相含水率(lü)的🎯影響較小(xiao)㊙️，可以将油/氣(qì)/水三相的流(liú)量測量問題(tí)簡化成氣/水(shui)兩相的流量(liàng)測💯量問題。氣(qi)體會對渦輪(lun)流量計産生(shēng)較大的測量(liang)誤差，當氣體(ti)流量爲3m3/d、液相(xiàng)流量小于10m3/d的(de)條件下以及(jí)氣體流量大(dà)于3m3/d的條件下(xia)，液相流量測(cè)量誤差大🚩于(yú)10%。
0引言
　　渦輪流(liu)量計已廣泛(fàn)應用于井下(xia)油、水兩相流(liú)流量✂️測量，它(tā)具📱有儀表常(cháng)數穩定的優(yōu)點，在油水兩(liǎng)相流🐕條件下(xià)可以正确測(cè)量流量，并取(qǔ)得良好的應(ying)用效♍果。渦輪(lun)🚶流量計☀️通常(cháng)在油/水兩相(xiang)流條件下進(jìn)行标定，對渦(wō)輪⭐流量計的(de)🐇也主要在油(yóu)/水兩相流下(xia)進行。大慶油(yóu)田及中國多(duō)數陸相油田(tián)的生産井普(pǔ)遍存💚在産氣(qi)、脫氣現象，在(zài)測試井段🈲存(cún)在油氣水三(sān)相流🌂的情況(kuàng)。氣相的加入(rù)使渦👣輪流量(liang)計的響應特(te)性發生🙇🏻了明(míng)顯的變化，對(duì)産出剖面的(de)測量産生了(le)影響，氣體對(duì)低産井的測(cè)量影響尤爲(wei)嚴重，因爲在(zai)低産🏃🏻井中容(róng)易出現高含(hán)氣率🐇情況，有(yǒu)必要渦輪流(liú)量計✨在油井(jing)中産氣時的(de)響應特性。
　　渦(wo)輪流量計在(zai)油/氣/水三相(xiang)流下的響應(yīng)已有人針對(duì)不同的測🙇🏻井(jǐng)儀器。基于傘(san)集流渦輪流(liú)量計與放射(shè)性密度－持水(shuǐ)率計組合儀(yí)在油氣水三(sān)相流流動裝(zhuang)置中🥰的動态(tài)結果，建立了(le)三相流渦輪(lun)流量計統計(ji)測量模🈲型。對(dui)渦輪流量計(ji)在水平模拟(ni)井中測量油(you)氣水三相流(liú)進行了實驗(yàn)。
　　在多相流模(mó)拟實驗裝置(zhì)上采用渦輪(lun)流量計在油(yóu)/氣/水三相流(liú)及氣/水兩相(xiang)流條件下開(kāi)展室内動态(tài)實驗，渦輪流(liu)量計在油、氣(qì)、水三相流及(ji)氣/水兩相流(liú)🔴低産氣（氣體(tǐ)流量不大于(yu)15m3/d）條件下的響(xiǎng)應特性，計算(suan)氣體對渦輪(lún)流量計測量(liang)液相㊙️流量産(chǎn)生的測量誤(wu)🔞差，爲該儀器(qi)應用到三相(xiàng)流的生産測(ce)井中提供借(jiè)鑒。
1實驗條件(jiàn)及實驗方案(àn)
　　實驗在大慶(qìng)油田測井試(shi)井檢測實驗(yan)中心多相流(liu)實驗室24ｍ模拟(ni)🈲井中進行。透(tou)明的有機玻(bo)璃井筒内徑(jing)🚶‍♀️爲125ｍｍ，實驗介質(zhì)爲自來水、柴(chai)油和壓縮空(kong)氣，實驗中油(you)、氣、水的流量(liàng)可🏃以由儀表(biǎo)正确🐪控制和(he)計量。實驗儀(yi)器采用安裝(zhuāng)有傘式集流(liú)器的渦輪流(liú)量計。傘式集(jí)📐流器具有16根(gen)金屬傘筋，傘(sǎn)布采用高強(qiang)度薄織料，質(zhì)😄密不透氣，集(jí)❗流效果好。采(cai)用傘式集流(liú)器可以‼️使測(ce)量通道内的(de)流體流速提(ti)😍高幾十倍，并(bìng)且使被測流(liu)體混合更加(jiā)均勻。渦輪流(liu)量計安裝在(zài)集💚流傘上部(bù)，油/氣/水混合(he)流體被集流(liu)傘集流後，從(cong)進液口流入(rù)測量通道，流(liú)經渦☎️輪流量(liang)計測量流量(liang)，再🔞由出液口(kǒu)流回到井筒(tǒng)（見圖1）。
　　渦輪流(liú)量計位于傘(san)式集流器上(shàng)部，傳感器内(nèi)徑爲19mm。渦輪測(cè)量流量範圍(wéi)爲3～80m3/d，測量精度(dù)爲±5%。根據儀器(qì)的工作原理(lǐ)及儀器🔞結構(gou)等條件，實驗(yan)時氣體流量(liang)範圍爲3～15m3/d，流量(liang)調節分别爲(wèi)3、5、7、10、15m3/d；油水液相流(liu)量範圍爲3～80m3/d，流(liú)量調節分别(bie)爲3、5、7、10、15、20、30、40、60、80m3/d，含水率調(diao)節範圍50%～100%。實❄️驗(yan)中，先固定某(mou)一氣🥵體流量(liang)，待氣體流量(liàng)穩定後分别(bié)調節油水兩(liang)相含水率和(he)流量💜，待流動(dòng)穩定後，進行(háng)測量。

2實驗結果(guǒ)及分析
2．1油氣(qì)水三相條件(jian)下含水率對(dui)流量測量的(de)影響
　　在不同(tóng)氣體流量下(xia)标定了渦輪(lún)流量計在油(you)、氣、水三相流(liú)🌍中不✍️同氣相(xiang)流量不同液(ye)相含水率時(shí)的響🐕應圖2固(gù)定氣體🔞流量(liàng)5m3/d渦輪流量計(ji)标定曲線曲(qǔ)線。圖2爲固定(dìng)氣體流💯量5m3/d、液(ye)相流量及液(yè)相含水率變(biàn)化時測量的(de)渦輪響應曲(qu)線，液相流量(liàng)從60m3/d逐漸遞減(jiǎn)到5m3/d，含水率從(cóng)100%逐漸遞減到(dào)50%。測量數據表(biǎo)明，當✂️改變不(bú)同液🏒相流量(liang)時的🌈測量結(jie)果與10m3/d的測量(liàng)結果一緻，即(jí)當固定氣體(tǐ)流量5m3/d時，在同(tong)一液相流量(liang)下，當含水率(lü)從100%變化到50%時(shi)，渦輪響應數(shù)值基本不變(bian)，保持在同一(yi)數值，即渦輪(lun)響💞應受油水(shui)比例變化的(de)影響較小。分(fèn)析認爲，當液(ye)相流量大🔆于(yú)5m3/d時，由于集流(liu)傘的集流作(zuo)用，使🌈測量通(tong)道内的流體(tǐ)流速🐅提高，油(you)水兩相以泡(pao)狀流🤞流動，并(bing)且使被測流(liú)體油水混合(hé)更加均勻，減(jiǎn)小了油水相(xiang)間💋的滑脫效(xiào)應；氣相的擾(rǎo)動也減小了(le)油水相間的(de)滑脫，使得渦(wo)輪流量計響(xiǎng)應受油水兩(liang)相含水率變(biàn)化影響較小(xiao)，氣相成爲影(ying)響渦輪流量(liang)計響應的主(zhu)要因素。

　　圖(tú)3爲固定氣體(tǐ)流量5m3/d标定的(de)渦輪流量計(ji)響應圖版。實(shí)🚩驗數♊據表明(ming)，對于固定的(de)氣相流量、不(bú)同含水率下(xia)的👣測量曲線(xian)近于重合，說(shuo)明對于固定(dìng)的氣相流量(liang)渦輪響應與(yǔ)液相流量的(de)響應關系受(shou)油水兩相含(hán)水率的影響(xiǎng)很小。因此，在(zài)氣體流量較(jiao)低時，油/氣🏃🏻/水(shuǐ)三相的流量(liang)測量問題可(ke)以簡化成氣(qì)/水兩相的流(liu)量測量問題(tí)🧡。固定氣體流(liú)量10m3/d及15m3/d标定的(de)渦輪流量🔞計(ji)響應規律同(tong)圖3。

2．2氣(qì)/水兩相條件(jian)下的實驗結(jie)果及誤差分(fèn)析
　　圖4爲傘式(shì)集流器渦輪(lun)流量計在氣(qì)/水兩相流圖(tu)4渦✊輪流㊙️量計(ji)氣水兩相流(liu)标定圖版中(zhong)的響應圖版(ban)。渦輪在低液(ye)量和高流量(liàng)時有不同的(de)規律，在水流(liu)量🔆高于15m3/d時，保(bao)持氣量不變(bian)，渦輪響應與(yu)水流量呈線(xiàn)性關系。在低(di)液量下，即在(zài)水流量低于(yu)15m3/d時，渦🧑🏽‍🤝‍🧑🏻輪響應(yīng)與水相流量(liàng)呈非線性關(guan)系。此時随着(zhe)水流量的增(zeng)加💜，渦輪響應(yīng)也增加，但較(jiao)純水時的響(xiang)應增加緩⭕慢(man)，而且随着氣(qi)量的增🧑🏽‍🤝‍🧑🏻加，渦(wo)輪響應對液(ye)相的敏感性(xìng)越🐅差。當氣量(liang)達到10m3/d時，幾💜乎(hu)呈平的台階(jie)，說明此時渦(wo)輪🐅對液相流(liú)量失去了分(fen)辨能力，渦輪(lún)流量計在高(gao)氣量時測量(liang)低液相流量(liàng)會有較大誤(wu)差。分析認爲(wei)，當水流量較(jiao)低（水流量小(xiao)于15m3/d）時💁，在集流(liu)測量通道内(nei)，當氣量💜較少(shǎo)時，氣相滑脫(tuō)明💯顯，氣相以(yi)較大的氣泡(pào)向上流動［如(rú)圖5（ａ）所示，水流(liú)量10m3/d、氣流量1．44m3/d］，氣(qì)相對🛀渦輪起(qǐ)主導作用，使(shǐ)渦輪響應明(ming)顯偏高；随着(zhe)氣相流量的(de)增加，持氣率(lǜ)不斷增加，更(gèng)多的氣泡在(zai)集流傘頂端(duan)聚集形成段(duan)塞進入集流(liu)通道。圖5（ｂ）爲水(shui)流量10m3/d、氣相流(liu)量4．8m3/d時拍攝的(de)高🥵速攝像圖(tu)片，圖片顯示(shì)測量通道内(nèi)氣💁/水兩相流(liú)爲段塞流。圖(tú)6爲此時采集(jí)的渦輪響應(ying)實時波動信(xìn)号，随大塊氣(qi)體段塞的出(chū)現，渦輪響應(yīng)頻率劇烈波(bō)動，最高幅度(du)可達40Ｈｚ，渦輪響(xiang)應的平均值(zhi)增♻️加，導緻渦(wō)輪流量計測(ce)量流量✔️明顯(xian)偏高。尤其是(shì)氣相流量較(jiào)高（大于９．6m3/d）時，在(zài)集流傘頂部(bu)形成氣頂，集(jí)流測量通道(dào)内的氣段塞(sāi)更加嚴重，較(jiào)多的水流量(liang)被迫從集㊙️流(liu)傘與井壁之(zhi)間的縫隙漏(lòu)失，渦輪對液(ye)相🈲流量變化(huà)失去❓了分辨(biàn)能力，使渦輪(lun)流量計産生(sheng)了較大的測(cè)量誤差。



2．3測量誤差分(fen)析
　　在實際的(de)産出剖面測(cè)量中，儀器通(tong)常在液相中(zhōng)标定刻度圖(tu)版。測井時不(bú)知道井下是(shì)否有氣，如果(guo)存在氣體，仍(reng)❗然使用液相(xiàng)圖🛀版解釋，會(hui)産生很多誤(wu)差。
　　利用清水(shuǐ)中渦輪的刻(ke)度方程計算(suan)加入不同氣(qì)體流量🈚後渦(wō)輪🈚響應頻率(lǜ)所對應的流(liú)量，即爲加入(ru)氣體後🌏的測(cè)量流㊙️量，再🏃🏻‍♂️用(yòng)所得測量流(liú)量減去配比(bǐ)的标準水🌈流(liú)量，得到氣相(xiàng)加入後測量(liàng)的絕對增加(jia)值☂️，即加入氣(qi)相流量産㊙️生(sheng)的測量誤差(chà)（見表1）。計算結(jié)果😄表明，加入(ru)氣體流量後(hou)，渦✉️輪的測量(liàng)流量明顯增(zeng)加，尤其是液(ye)相流量較低(dī)時，增加的測(cè)量流量更高(gao)，氣體對流量(liàng)🌈測量産生了(le)較大的測量(liang)誤差。低氣量(liàng)下，平均1m3/d的氣(qi)量産生的測(cè)量誤差大約(yuē)相當📱于5m3/d（絕對(duì)增加值）。


　　利用測(cè)量的絕對增(zeng)加值除以滿(mǎn)量程流量80m3/d，得(de)到氣體對流(liu)量測量的滿(man)量程誤差（見(jian)圖7）。計算結果(guǒ)表明，隻有氣(qì)體流量爲3m3/d以(yǐ)下液相流量(liang)10m3/d以上時，滿量(liàng)程測💛量誤差(chà)在10%以内✊，其他(tā)測點滿量程(chéng)誤差均大于(yu)10%。
3結論
（1）氣體流(liú)量較低時，在(zài)同一氣體流(liú)量下保持液(yè)相流⚽量不變(bian)、液相📧含水率(lǜ)從100%變化到50%時(shi)，渦輪流量計(ji)與液相流量(liàng)的響應關系(xi)不受油水兩(liǎng)相含水率的(de)影響或受油(yóu)水兩相含水(shui)率的影響很(hen)小，可以将油(yóu)/氣/水三相的(de)流🍉量測量問(wèn)題簡化成氣(qi)/水兩相🐪的流(liú)量測量問題(ti)。
（2）在不同含氣(qì)量條件下，渦(wō)輪在低液量(liàng)和高液量時(shi)有不同的響(xiǎng)應規律，在水(shuǐ)流量高于15m3/d時(shí)，渦輪響應與(yǔ)水流量呈線(xian)性關系。在水(shuǐ)💁流量低于15m3/d時(shi)，渦輪響應與(yu)水相流量呈(chéng)非♻️線性關系(xi)，當含氣量達(da)到10m3/d時，渦輪響(xiang)📐應呈水平⁉️的(de)台階狀♌，渦輪(lun)對液相流量(liàng)失去了分辨(bian)能力。
（3）液相流(liú)量較低時，渦(wō)輪流量計測(cè)量流量明顯(xiǎn)高于标準流(liú)量👄，即🏒使是較(jiao)低的氣體流(liu)量也會對渦(wō)輪流✔️量計🔞産(chǎn)生較大的測(cè)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量誤差。當氣(qi)體流量爲3m3/d、液(yè)相流量小于(yu)10m3/d的條件下以(yǐ)及氣體流量(liang)大于3m3/d的條件(jiàn)下，液相流量(liàng)測量誤差均(jun1)大于10%。

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